Elektriske apparaters immunitet med hensyn til å tåle kortvarige overspenninger Brukermøte spenningskvalitet 2009 Helge Seljeseth helge.seljeseth@sintef.no SINTEF Energiforskning AS www.energy.sintef.no SINTEF Energiforskning AS 1
Hvorfor teste apparaters immunitet mot kortvarige overspenninger (swell)? Overspenninger er jo sjeldnere enn underspenninger? Mens underspenninger (90 % ned til 0 %) som regel bare medfører feilfunksjon medfører overspenninger (110 % og oppover ) HAVARI når bare spenningen blir høy nok. Men HVOR høy er spenningen da? Havari koster som regel mer enn feilfunksjon Havari kan medføre branntilløp Ytterligere økte kostnader Fare for liv og helse Vi har i Norge sett en del eksempel på havari på grunn av kortvarige overspenninger, men har sett mange flere eksempel på havari som påstås å skyldes overspenninger. Ingen eksisterende krav til kortvarige overspenninger Mens MANGE har testet apparaters immunitet mot kortvarige underspenninger er det utført svært lite tester på kortvarige overspenninger Bidra til oppstart av internasjonalt arbeid med kortvarige overspenninger Stor interesse og satsning innen CIGRE, CIRED etc SINTEF Energiforskning AS 2
Utfordringer med testene I motsetning til test ved underspenninger kunne man forvente stor risiko for havari tap av utstyr. Hvordan få tilgang på mye nok utstyr (mange nok apparater) man kan ødelegge? Risiko for røykutvikling og branntilløp i lab Hvordan generere gode nok og høye nok testspenninger? SINTEF Energiforskning AS 3
Tilgang på apparater å teste Noe utstyr samlet inn i SINTEF- og NTNU-miljøet Noen lamper med elektronisk ballast kjøpt inn på PQM prosjektet Hovedtyngden av utstyr skaffet gjennom en gunstig avtale med Elkjøp. SINTEF fikk tilgang til apparater som: Hadde skjønnhetsfeil/skader ved ankomst Elkjøp, eller fikk skader/ skjønnhetsfeil ved bringing ut til kunde. Dette var apparater det ikke lønner seg å reparere, men som fungerte 100% elektrisk. Kunder returnerte til Elkjøp fordi det viste seg å være feil på apparatet når dette ble tatt i bruk etter kjøp eller kort tid etter kjøp. Feilen kunne da ikke være feil med kraftforsyningen i apparatet. (Dette gjaldt også apparater det ikke lønner seg å reparere). Kunder returnerte til Elkjøp for gjenvinning men som fortsatt fungerte elektrisk. SINTEF Energiforskning AS 4
Testkrets - testutstyr Haefely disturbance generator med opptransformerende transformator tilkoblet på sekundærsiden. Hjemmelaget timerkrets for å lage kortere overspenninger enn det sekundet Haefley minimum kan lage. Måleutstyr for å kontrollere korrekte spenningsforløp SINTEF Energiforskning AS 5
Testkrets testutstyr Størrelsen på overspenningene i testen var: 230 V AC +12 %, +15 %, +18 %, +20 %, +25 %, +30 % og +40 % Varigheten av overspenningene var: 100 ms, 1 s, 10 s and 100 s SINTEF Energiforskning AS 6
Personell Student Kjell Erik Fossen (Laboratorietest utførende) Helge Seljeseth (Veileder og ansvarlig for praktisk opplegg og sikkerhet) Kjell Sand (Prosjektleder og rådgiver (også NTNU rep.) ) SINTEF Energiforskning AS 7
62 Testobjekt 1 air conditioner 6 DVD players 2 FM radios 1 DAB radio 3 Hi-fi systems 1 VCR recorder 3 PCs 1 PC power unit 9 PC monitors 1 PC loudspeaker-set 7 printers 1 copy machine 10 TVs (3 flat screens) 1 Dishwasher machine 1 Food processor 2 microwave ovens 1 Refrigerator 1 Sewing machine 2 Vacuum cleaners 2 Telephone AC-units 7 pieces of lighting equipment SINTEF Energiforskning AS 8
Resultater! SINTEF Energiforskning AS 9
Apparat fungerte fint hele testen Ikke mulig å fullføre test, men apparatet virker Apparat slutter å fungere, men virker når spenningen reduseres Apparat havarerte De aller fleste apparatene tåler overraskende høye spenninger! SINTEF Energiforskning AS 10
SINTEF Energiforskning AS 11
Elektriske apparater bedre enn sitt rykte? BARE 3 av de 62 apparatene havarerte under testene! 1,6 % havari ved +15 % spenning 3,2 % havari ved +25 % spenning 4,8 % havari ved + 40 % spenning (DETTE er ganske imponerende) Dessverre kunne vi ikke fastslå om 5 av de øvrige 59 apparatene ville havarert om testkretsen hadde kunnet levere nok strøm. Får kortvarige overspenninger urettmessig mye skyld for havari på elektriske apparater? Kan noe av dette egentlig skyldes dårlig kvalitet på apparater - havari ved normale spenninger? For lite målinger? For lite kontroll av havarerte apparater? Transiente overspenninger ved lynnedslag høyere andel? Kunne være interessant å kjøre tester med lengre varighet enn 100 sekunder, for eksempel 600 sekunder (FoL (1min) vs EN50160 (10min)) SINTEF Energiforskning AS 12
Konklusjoner Testene indikerer at elektriske apparater generelt har ganske høy immunitet mot kortvarige overspenninger Dessverre er det et lite mindretall (noen prosent) som havarerer. 100 sekund overspenning opp til 322 V (U N +40 %) medfører havari på bare ca 5 % av de testede apparatene. Ca. 81 % både overlevde testen og fungerte under kortvarige, men betydelig forhøyede spenninger. Det KAN virke som om immunitet mot kortvarige overspenninger (og kanskje langvarige) ikke nødvendigvis er så kostbart å oppnå? Dette kan i første rekke gjelde elektroniske apparater Kan være vanskeligere for motorer og en del belysningsutstyr mm. SINTEF Energiforskning AS 13